(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素からなる画像をスクリーンに投射するプロジェクタと、
前記スクリーンの前記プロジェクタとは反対となる側の表示画面上の四隅に設けられた４つの光センサ部と、
互いに交差する複数の軸を備え、それぞれの軸の周りおよび方向に前記プロジェクタを回転および移動させる駆動部と、
前記画像の四隅の領域において、該領域内の画素を順に点灯させるテストパターンを発生するパターン発生器と、
前記プロジェクタによる表示動作を行うとともに前記駆動部を制御して前記スクリーンに対する前記プロジェクタの画像投射位置を調整する制御部と、を有し、
前記４つの光センサ部のそれぞれは、前記表示画面のサイズと前記プロジェクタが前記表示画面にて表示可能な画素の密度を示す解像度とによって規定される大きさの窓を備え、該窓を通じて前記表示画面からの光を検出し、
前記制御部は、前記パターン発生器で発生した前記テストパターンに基づく複数の画像を前記プロジェクタにて順次投射させ、該複数の投射画像それぞれの投射タイミングと、該各投射画像の投射タイミングにおける前記４つの光センサ部の出力値とに基づいて前記４つの光センサ部の該投射画像上における位置を取得し、該位置に基づいて得られる前記表示画面の範囲と該投射画像の範囲が一致するように前記駆動部を制御する、リアプロジェクタ。
【請求項２】
前記パターン発生器は、前記複数の画素を全て同時に点灯させる別のテストパターンをさらに発生し、
前記制御部は、前記４つの光センサ部の前記投射画像上における位置を決定する前に、前記パターン発生器にて発生した前記別のテストパターンに基づく画像を前記プロジェクタにて投射させ、該投射画像の領域内に前記４つの光センサ部が位置するように前記駆動部を制御する、請求項１に記載のリアプロジェクタ。
【請求項３】
前記４つの光センサ部のそれぞれは、前記窓が形成された遮光板を備え、前記窓の縁から前記遮光板の縁までの最短の長さが、前記表示画面のサイズと前記プロジェクタが前記表示画面にて表示可能な画素の密度を示す解像度の最大値とによって規定される画素サイズ以上の長さである、請求項１または２に記載のリアプロジェクタ。
【請求項４】
前記窓が四角形状である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリアプロジェクタ。
【請求項５】
前記４つの光センサ部のそれぞれは、前記遮光板の隣接する２つの辺部に接合された、前記遮光板と直交する２つの板部材を有する、請求項３または４に記載のリアプロジェクタ。
【請求項６】
複数の画素からなる画像をスクリーンに投射するプロジェクタの画像投射位置調整方法であって、
前記画像の四隅の領域において、該領域内の画素を順に点灯させるテストパターンを発生し、
前記テストパターンに基づく複数の画像を前記プロジェクタにより順次投射し、
前記スクリーンの前記プロジェクタとは反対となる側の表示画面上の四隅に設けられた４つの光センサ部において、前記表示画面のサイズと前記プロジェクタが前記表示画面にて表示可能な画素の密度を示す解像度とによって規定される大きさの窓を通じて、前記表示画面からの光を検出し、
順次投射された前記テストパターンに基づく各投射画像の投射タイミングと、該各投射画像の投射タイミングにおける前記４つの光センサ部の出力値とに基づいて前記４つの光センサ部の前記投射画像上における位置を取得し、該位置に基づいて得られる前記表示画面の範囲と前記投射画像の範囲が一致するように、予め定められた軸の周りまたは方向に前記プロジェクタを回転または移動させる、画像投射位置調整方法。
【請求項７】
前記テストパターンの発生前に、前記複数の画素を全て同時に点灯させる別のテストパターンを発生し、該別のテストパターンに基づく画像を前記プロジェクタにより投射し、該投射画像上に前記４つの光センサ部が位置するように前記プロジェクタを回転または移動させる、請求項６に記載の画像投射位置調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアプロジェクタに関し、特に、スクリーンに対するプロジェクタの画像投射位置を調整することができるリアプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、スクリーンに対する画像投射位置を調整することが可能な６軸調整機構を備えたプロジェクタを有するリアプロジェクタが記載されている。第１の軸調整機構は、水平面内の回転方向を調整する機構である。第２の軸調整機構は、水平面と直交する垂直面内の回転方向を調整する機構である。第３の軸調整機構は、水平面および垂直面とそれぞれ直交する面内の回転方向を調整する機構である。第４の軸調整機構は、上下方向への移動が可能な機構である。第５の軸調整機構は、左右方向への移動が可能な機構である。第６の軸調整機構は、前後方向への移動が可能な機構である。作業者は、第１乃至第６の軸調整機構を用いて、プロジェクタからの投射画像がスクリーン上の所定の位置に投射されるように、目視により調整作業を行う。
【０００３】
特許文献２には、リアプロジェクタではないが、自動調整機能を備えた３板式液晶プロジェクタが記載されている。この３板式液晶プロジェクタは、Ｒ（赤）用、Ｇ（緑）用、Ｂ（青）用の液晶パネルと、各液晶パネルからの画像光を色合成する色合成部と、色合成部で色合成された画像光をスクリーン上に投射するためのレンズとを備える。レンズの入射面側には、４つの位置検出器が所定の位置に配置されている。各液晶パネルは、ｘｙｚの各方向への移動が可能な調整機構と、水平面内の回転方向の調整が可能な調整機構とを備える。
【０００４】
３板式液晶プロジェクタは、各位置検出器の出力を入力とし、これら入力に基づいて、各液晶パネルの調整機構を制御する制御回路を有する。制御回路は、液晶パネルのそれぞれについて、液晶表示画面部の四隅の１画素のみをオン状態とし、この四隅の画素からの光がそれぞれ４つの位置検出器の受光面の中央部に入射するように各調整機構を制御する。
【特許文献１】特開２００３−２４１３０８号公報
【特許文献２】特開平９−１４６０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のリアプロジェクタでは、各軸について手動による調整作業を行う必要があり、調整に時間が掛かる。特に、複数のリアプロジェクタを連結してなるマルチスクリーンリアプロジェクタを設置する場合は、各リアプロジェクタについて、手動による調整作業を行う必要があるため、多くの時間を調整に費やすことになる。
【０００６】
また、目視による調整では、調整精度は作業者の熟練度により決まるため、作業者の経験が浅い場合には、高精度の調整を行うことができない場合がある。
【０００７】
特許文献２に記載の３板式液晶プロジェクタによれば、各液晶パネルからの画像の投射位置を自動調整することができる。しかし、この自動調整機構は、コンバーゼンス調整機能であって、液晶表示部の四隅の画素からの光がそれぞれ、投射レンズの入射面側に配置された４つの位置検出器の受光面の中央部に入射するように調整する構造になっている。したがって、このコンバーゼンス調整機能をリアプロジェクタにおける画像投射位置調整に適用することは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決することのできる、リアプロジェクタ及び画像投射位置調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のリアプロジェクタは、
複数の画素からなる画像をスクリーンに投射するプロジェクタと、
前記スクリーンの前記プロジェクタとは反対となる側の表示画面上の四隅に設けられた４つの光センサ部と、
互いに交差する複数の軸を備え、それぞれの軸の周りおよび方向に前記プロジェクタを回転および移動させる駆動部と、
前記画像の四隅の領域において、該領域内の画素を順に点灯させるテストパターンを発生するパターン発生器と、
前記プロジェクタによる表示動作を行うとともに前記駆動部を制御して前記スクリーンに対する前記プロジェクタの画像投射位置を調整する制御部と、を有し、
前記４つの光センサ部のそれぞれは、前記表示画面のサイズと前記プロジェクタが前記表示画面にて表示可能な画素の密度を示す解像度とによって規定される大きさの窓を備え、該窓を通じて前記表示画面からの光を検出し、
前記制御部は、前記パターン発生器で発生した前記テストパターンに基づく複数の画像を前記プロジェクタにて順次投射させ、該複数の投射画像それぞれの投射タイミングと、該各投射画像の投射タイミングにおける前記４つの光センサ部の出力値とに基づいて前記４つの光センサ部の該投射画像上における位置を取得し、該位置に基づいて得られる前記表示画面の範囲と該投射画像の範囲が一致するように前記駆動部を制御する、ことを特徴する。
【００１０】
また、本発明の画像投射位置調整方法は、
複数の画素からなる画像をスクリーンに投射するプロジェクタの画像投射位置調整方法であって、
前記画像の四隅の領域において、該領域内の画素を順に点灯させるテストパターンを発生し、
前記テストパターンに基づく複数の画像を前記プロジェクタにより順次投射し、
前記スクリーンの前記プロジェクタとは反対となる側の表示画面上の四隅に設けられた４つの光センサ部において、前記表示画面のサイズと前記プロジェクタが前記表示画面にて表示可能な画素の密度を示す解像度とによって規定される大きさの窓を通じて、前記表示画面からの光を検出し、
順次投射された前記テストパターンに基づく各投射画像の投射タイミングと、該各投射画像の投射タイミングにおける前記４つの光センサ部の出力値とに基づいて前記４つの光センサ部の前記投射画像上における位置を取得し、該位置に基づいて得られる前記表示画面の範囲と前記投射画像の範囲が一致するように、予め定められた軸の周りまたは方向に前記プロジェクタを回転または移動させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、投射画像の範囲とスクリーンの表示画面の範囲を一致させるように軸調整（例えば、６軸調整）を自動で行うことができるので、手動による調整作業を行う場合に比べて、調整時間を短縮することができ、作業者に対する設置作業の負担を軽減することができる。
【００１２】
また、光センサ部は、表示画面のサイズとプロジェクタの解像度とによって規定される大きさ（規定画素サイズ）の窓を通じて表示画面からの光を検出するように構成されている。この構成によれば、投射画像上における光センサ部の位置を、規定画素サイズ以下の精度で計算することができるので、手動による調整作業を行う場合に比べて、高精度の調整を安定して提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態であるリアプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１を参照すると、リアプロジェクタは、スクリーン５と、６軸駆動部３を備えたプロジェクタ６と、スクリーン５の四隅に設けられた光センサ部４ａ〜４ｄと、調整用画像パターンを発生するパターン発生器２と、６軸駆動部３およびパターン発生器２の動作を制御する制御部１とを有する。
【００１６】
プロジェクタ６は、複数の画素からなる画像を生成する空間光変調器と、この空間光変調器で生成された画像をスクリーン５の背面側から投射する投射レンズとを有する既存のプロジェクタである。空間光変調器は、液晶パネルやＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などにより構成される。カラー画像を表示する場合は、空間光変調器として、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の３つの空間光変調器が用いられ、色合成部にて、これら空間光変調器からの画像光を色合成する。色合成された画像光が投射レンズにより投射される。
【００１７】
６軸駆動部３は、第１乃至第６の軸調整機構を有する。図２Ａおよび図２Ｂに、第１の軸調整機構による位置調整を模式的に示す。第１の軸調整機構は、水平面（ｘｚ面）内の回転方向（ｙ軸の周り）を調整する機構である。この第１の軸調整機構では、図２Ａに示すように、プロジェクタ６を回転方向Ａ１に回転させたり、図２Ｂに示すように、プロジェクタ６を回転方向Ａ１とは逆向きの回転方向Ａ２に回転させたりすることができる。
【００１８】
スクリーン５の背面に向かって見た場合、プロジェクタ６を回転方向Ａ１に回転させると、左側部分が小さく、右側ほど大きくなった画像１０がスクリーン５に投射される。反対に、プロジェクタ６を回転方向Ａ２に回転させると、右側部分が小さく、左側ほど大きくなった画像１０がスクリーン５に投射される。
【００１９】
図３Ａおよび図３Ｂに、第２の軸調整機構による位置調整を模式的に示す。第２の軸調整機構は、水平面と直交する垂直面（ｙｚ面）内の回転方向（ｘ軸の周り）を調整する機構である。この第２の軸調整機構では、図３Ａに示すように、プロジェクタ６を回転方向Ｂ１に回転させたり、図３Ｂに示すように、プロジェクタ６を回転方向Ｂ１とは逆向きの回転方向Ｂ２に回転させたりすることができる。
【００２０】
スクリーン５の背面に向かって見た場合、プロジェクタ６を回転方向Ｂ１に回転させると、上側部分が小さく、下側ほど大きくなった画像１０がスクリーン５に投射される。反対に、プロジェクタ６を回転方向Ｂ２に回転させると、上側部分が小さく、下側ほど大きくなった画像１０がスクリーン５に投射される。
【００２１】
図４Ａおよび図４Ｂに、第３の軸調整機構による位置調整を模式的に示す。第３の軸調整機構は、水平面および垂直面の両面に垂直な面（ｘｙ面）内の回転方向（ｚ軸の周り）を調整する機構である。この第３の軸調整機構では、図３Ａに示すように、プロジェクタ６を回転方向Ｃ１に回転させたり、図３Ｂに示すように、プロジェクタ６を回転方向Ｃ１とは逆向きの回転方向Ｃ２に回転させたりすることができる。
【００２２】
スクリーン５の背面に向かって見た場合、プロジェクタ６を回転方向Ｃ１に回転させると、画像１０は時計回り方向に回転する。反対に、プロジェクタ６を回転方向Ｃ２に回転させると、画像１０は反時計回り方向に回転する。
【００２３】
図５Ａおよび図５Ｂに、第４の軸調整機構による位置調整を模式的に示す。第４の軸調整機構は、上下方向（ｚ軸方向）への移動を行う機構である。この第４の軸調整機構では、図５Ａに示すように、プロジェクタ６を下方向Ｄ１に移動させたり、図５Ｂに示すように、プロジェクタ６を下方向Ｄ１とは逆向きの上方向Ｄ２に移動させたりすることができる。
【００２４】
スクリーン５の背面に向かって見た場合、プロジェクタ６を下方向Ｄ１に移動させると、画面１０はスクリーン５上で下方向へ移動する。反対に、プロジェクタ６を上方向Ｄ２に移動させると、画面１０はスクリーン５上で上方向に移動する。
【００２５】
図６Ａおよび図６Ｂに、第５の軸調整機構による位置調整を模式的に示す。第５の軸調整機構は、左右方向（ｘ軸方向）への移動を行う機構である。この第５の軸調整機構では、図６Ａに示すように、プロジェクタ６を左方向Ｅ１に移動させたり、図６Ｂに示すように、プロジェクタ６を左方向Ｅ１とは逆向きの右方向Ｅ２に移動させたりすることができる。
【００２６】
スクリーン５の背面に向かって見た場合、プロジェクタ６を左方向Ｅ１に移動させると、画面１０はスクリーン５上で左方向に移動する。反対に、プロジェクタ６を右方向Ｅ２に移動させると、画面１０はスクリーン５上で右方向に移動する。
【００２７】
図７Ａおよび図７Ｂに、第６の軸調整機構による位置調整を模式的に示す。第６の軸調整機構は、前後方向（ｙ軸方向）への移動を行う機構である。この第６の軸調整機構では、図７Ａに示すように、プロジェクタ６を後方向Ｆ１に移動させたり、図７Ｂに示すように、プロジェクタ６を後方向Ｆ１とは逆向きの前方向Ｆ２に移動させたりすることができる。
【００２８】
スクリーン５の背面に向かって見た場合、プロジェクタ６を後方向Ｆ１に移動させると、スクリーン５上の画面１０が拡大される。反対に、プロジェクタ６を前方向Ｆ２に移動させると、スクリーン５上の画面１０が縮小される。
【００２９】
光センサ部４ａ〜４ｄは、いずれも同じ構成のものである。図８は、光センサ部４ａの分解斜視図である。図８を参照すると、光センサ部４ａは、遮光板４１、光センサ４０およびカバー４２からなる。
【００３０】
遮光板４１は、四角形状の第１乃至第３の板部材からなる。第１乃至第３の板部材は互いの面が略９０度で交差するように接合されている。第１の板部材の中央部に、所定の大きさの窓４１ａが設けられている。第１の板部材の隣接する２つの辺部に、第２および第３の板部材の辺部が接合されている。遮光板４１は、第１の板部材の面がスクリーン５の表示面に密着し、第２および第３の板部材の各面がスクリーン５の角部の隣接する側部に密着するように固定される。
【００３１】
図９は、窓４１ａが形成された第１の板部材をスクリーン５上に配置した状態を示す模式図である。窓４１ａの大きさは、スクリーン５のサイズ（具体的には、表示画面サイズ）とプロジェクタ６が表示可能な画素の密度を示す解像度とによって規定される、表示画面の画素サイズ（以下、規定画素サイズと記す）に等しい、または略等しい。ただし、プロジェクタ６が、複数の異なる解像度による表示が可能である場合は、それら解像度のうちの最大値を、画素サイズを規定するための解像度として用いることが望ましい。解像度の最大値を用いることで、投射画像上における窓４１ａの位置（座標）の検出精度をより高めることができる。
【００３２】
窓４１ａの横および縦の長さＷ３、Ｗ４は、規定画素サイズに等しい、または略等しい。窓４１ａの縦の辺部と第１の板部材の縦の辺部との間隔Ｗ１は、規定画素サイズ以上である。窓４１ａの横の辺部と第１の板部材の横の辺部との間隔Ｗ２も、規定画素サイズ以上である。このように構成することで、窓４１ａの縁とスクリーンの辺部との間に、少なくとも１列（または１行）の画素を配置することができる。これにより、窓４１ａを４つの画素に跨って配置する状態を実現することが可能となり、光センサの位置の計算を高精度に行うことができる。
【００３３】
なお、窓４１ａは、表示画面の画素形状と同じ四角形状にすることが望ましいが、これに限定されるものではない。投射画像上における窓４１ａの位置（座標）を特定することができるのであれば、窓４１ａは、丸形状など他の形状としてもよい。窓４１ａを丸形状とする場合は、その直径の長さが、規定画素サイズに等しい（または略等しい）。
【００３４】
光センサ４０は、図８に示すように、窓４１ａを通過した光を受光するように遮光板４１またはカバー４２に固定される。カバー４２は、第１の板部材の面を覆うように遮光板４１に取り付けられる。光センサ４０は、カバー４２と第１の板部材とで形成される遮蔽空間内に収容される。光センサ４０の出力信号線は、カバー４２の一部に設けられた穴を通じて遮蔽空間外に引き出されている。光センサ４０の出力は、受光面に入射した光の強度（光量）に応じて変化する。
【００３５】
光センサ部４ｂ〜４ｄも、図８および図９に示した光センサ部と同様の構成のものである。
【００３６】
パターン発生器２は、制御部１からの制御信号に従って、スクリーン５に対するプロジェクタ６の画像投射位置を調整するための調整用画像パターンを発生する。調整用画像パターンは、プロジェクタ６に供給される。プロジェクタ６では、調整用画像パターンに基づく画像が、空間光変調器の画像形成面上に形成される。調整用画像パターンは、プロジェクタ６内の空間光変調器の画像形成面の全画素を同時に点灯させる第１のパターンと、画像形成面の四隅に位置する複数の画素からなる領域のそれぞれにおいて、画素を所定の順番で順に点灯させる第２のパターンとを含む。第１および第２のパターンによる画像の解像度は、プロジェクタ６の表示可能な最大の解像度と同じである。
【００３７】
記憶部７は、プロジェクタ６内の空間光変調器の画像形成面の各画素の座標値を２次元の座標上に展開した仮想画像表示領域の情報が格納されている。プロジェクタ６が複数の空間光変調器を有する場合は、仮想画像表示領域は、それら空間光変調器にて生成された画像を空間的に重ね合わせて得られる画像（例えば色合成画像）の各画素の座標値を２次元の座標上に展開したものとされる。このように、仮想画像表示領域は、プロジェクタ６にて生成される投射すべき画像の各画素の座標値を２次元の座標上に展開したものを意味する。
【００３８】
制御部１は、パターン発生器２および６軸駆動部３の動作を制御して画像投射位置調整処理を行う。画像投射位置調整処理は、第１および第２の画像投射位置調整処理からなる。
【００３９】
第１の画像投射位置調整処理において、制御部１は、パターン発生器２にて第１のパターンを生成させるとともに、光センサ部４ａ〜４ｄの各光センサ４０にて、第１のパターンに基づく投射画像光が受光されるように、６軸駆動部３の第１乃至第６の軸調整機構の少なくとも１つを制御する。
【００４０】
第２の画像投射位置調整処理において、制御部１は、パターン発生器２にて第２のパターンを生成させるとともに、光センサ部４ａ〜４ｄの各光センサ４０の出力変化と第２のパターンに基づく画素の点灯タイミングとに基づいて、仮想画像表示領域上における各光センサ４０の位置を示す座標を求める。そして、制御部１は、この求めた各光センサ４０の位置座標に基づき、６軸駆動部３の第１乃至第６の軸調整機構の少なくとも１つを制御して、プロジェクタ６からの投射画像をスクリーン５上の適正な位置に表示させる。
【００４１】
次に、本実施形態のリアプロジェクタにて行われる画像投射位置調整の動作について具体的に説明する。
【００４２】
画像投射位置調整では、制御部１が、まず、第１の画像投射位置調整処理を行い、その後、第２の画像投射位置調整処理を行う。
【００４３】
（１）第１の画像投射位置調整処理：
図１０は、第１の画像投射位置調整処理の一手順を示すフローチャートである。
【００４４】
図１０を参照すると、まず、制御部１が、パターン発生器２にて第１のパターンを生成させる（ステップＳ１０）。プロジェクタ６は、パターン発生器２から供給された第１のパターンに基づく画像光をスクリーン５の背面側から投射する。このスクリーン５に投射された画像光は、全ての画素が点灯した状態のものである。
【００４５】
次に、制御部１が、スクリーン５の表示面側に設けられた光センサ部４ａ〜４ｄの各光センサ４０の出力信号に基づいて、プロジェクタ６からスクリーン５へ投射された画像光が各光センサ４０にて受光されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００４６】
各光センサ４０の中に、投射画像光を受光していない光センサがある場合は、制御部１は、６軸駆動部３の第１乃至第６の軸調整機構の少なくとも１つを制御して、スクリーン５上における投射画像の位置または大きさを調整する（ステップＳ１２）。その後、ステップＳ１１の判定を行う。これらステップＳ１１、Ｓ１２の処理は、各光センサ４０が投射画像光を受光する状態になるまで繰り返される。
【００４７】
投射画像の大きさがスクリーン５よりも大きければ、各光センサ４０が投射画像光を受光する状態になる。したがって、ステップＳ１２の軸調整において、第６の軸調整機構を用いてプロジェクタ６を前方向へ移動させ、投射画像を拡大することで、各光センサ４０が投射画像光を受光する状態を容易に得ることができる。
【００４８】
（２）第２の画像投射位置調整処理：
図１１は、第２の画像投射位置調整処理の一手順を示すフローチャートである。
【００４９】
図１１を参照すると、まず、制御部１が、パターン発生器２にて第２のパターンを生成させる（ステップＳ１００）。プロジェクタ６は、パターン発生器２から供給された第２のパターンに基づく画像光をスクリーン５の背面側から投射する。
【００５０】
第２のパターンによれば、プロジェクタ６内の空間光変調器の画像形成面の四隅に位置する複数の画素からなる角領域のそれぞれにおいて、画素が所定の順番で順に点灯する。図１２に、角領域における画素の点灯動作を模式的に示す。この例では、角領域は、画像形成面１００の角部に位置する８行８列の画素からなる。１行目の左端に位置する画素１０１から順番に一定のタイミングで点灯する。
【００５１】
画像形成面の四隅の各角領域において、図１２に示すような画素の点灯動作が行われる。各角領域からの画像光は、投射レンズによりスクリーン５へ投射される。光センサ部４ａ〜４ｄのそれぞれにおいて、角領域の投射画像の各画素のうち、窓４１ａが位置する画素からの光のみが光センサ４０に到達する。したがって、窓４１ａが位置する画素の点灯タイミングで、光センサ４０の出力が変化する。
【００５２】
図１３に、角領域の投射画像と窓４１ａとの位置関係を模式的に示す。この例では、窓４１ａは、角領域の投射画像の各画素のうち、４つの画素１０１ａ〜１０１ｄに跨る領域に位置する。画素１０１ｂと窓４１ａの重なりが最も大きい。画素１０１ｄと窓４１ａの重なりが二番目に大きく、画素１０１ａと窓４１ａの重なりが三番目に大きい。画素１０１ｃと窓４１ａの重なりが最も小さい。画素１０１ａ〜１０１ｄを順に点灯させた場合、光センサ４０では、その重なりの差に応じた光量の光が検出される。
【００５３】
なお、図１３に示した角領域の投射画像の各画素のサイズは、規定画素サイズよりも大きくなっているが、これは、第１の画像投射位置調整処理により、投射画像のサイズがスクリーン５のサイズよりも大きくなっているためである。
【００５４】
図１４は、図１３に示した位置関係を有する光センサ部４ａをスクリーン５の表示画面側から見た場合の模式図である。図１４中、光センサ４０およびカバー４２は省略されている。
【００５５】
図１４に示すように、角領域の投射画像のうち、４つの画素１０１ａ〜１０１ｄが、スクリーン５の表示画面上の、窓４１ａが位置する領域に表示される。画素１０１ａ〜１０１ｄを順に点灯させた場合、光センサ４０の出力が変化する。
【００５６】
図１５に、図１４に示す状態で画素１０１ａ〜１０１ｄを順に点灯させた場合における窓４１ａを通じて光センサ４０で検出される光量を示す。縦軸は光量、横軸は画素を示す。画素１０１ａの光量、画素１０１ｂの光量、画素１０１ｃの光量、画素１０１ｄの光量が左から順に記されている。図１５中、点線は、一画素からの光を全て受信した場合の光量を示す。
【００５７】
制御部１は、第２のパターンにおける各画素の点灯タイミングに基づいて、光センサ４０の出力から、図１５に示したような画素１０１ａ〜１０１ｄの各光量を取得する。そして、制御部１は、画素１０１ａ〜１０１ｄの各光量の割合に基づいて、記憶部２に格納している仮想画像表示領域上における、光センサ４０の位置を示す座標を求める。ここで、光センサ４０の位置座標は、窓４１ａの中央部の座標である。
【００５８】
上述したステップＳ１００における画素の点灯制御と光センサの座標取得処理は、光センサ部４ａ〜４ｄのそれぞれについて行われる。
【００５９】
図１６に、仮想画像表示領域上における、各光センサ４０の座標を示す。第１の画像投射位置調整処理により、投射画像のサイズがスクリーン５のサイズよりも大きくなっており、しかも、各光センサ４０は、投射画像上に位置する。各光センサ４０の座標は、仮想画像表示領域１３１上に必ず位置する。図１６中、座標Ｈは光センサ部４ｃの光センサ４０の座標であり、座標Ｉは光センサ部４ａの光センサ４０の座標であり、座標Ｊは光センサ部４ｄの光センサ４０の座標であり、座標Ｋは光センサ部４ｂの光センサ４０の座標である。
【００６０】
次に、制御部１は、図１１のステップＳ１００で求めた光センサ部４ａ〜４ｄの各光センサ４０の座標に基づいて、投射画像の上下端が平行であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００６１】
ステップＳ１０１の判定において、制御部１は、まず、仮想画像表示領域１３１上の各光センサ４０の座標Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋとスクリーン５の表示画面上の各光センサ４０の位置との関係に基づいて、図１７に示すような、スクリーン５の表示画面の枠１４１に対する投射画像範囲１４２を計算する。制御部１は、投射画像範囲１４２の四隅の画素の座標Ｐ０、Ｑ０、Ｒ０、Ｓ０を求める。そして、制御部１は、座標Ｐ０、Ｑ０を結ぶ直線で示される上辺（投射画像の上端）と座標Ｒ０、Ｓ０を結ぶ直線で示される下辺（投射画像の下端）とが平行であるか否かを判定する。
【００６２】
ステップＳ１０１の判定において、投射画像の上下端が平行でないと判定した場合は、制御部１は、６軸駆動部３の第１の軸調整機構を制御して画像投射位置の調整を行う（ステップＳ１０２）。その後、制御部１は、ステップＳ１００、Ｓ１０１の処理を実行する。ステップＳ１００〜Ｓ１０２の処理は、投射画像の上下端が平行になるまで繰り返し行われる。図１８に、上下端が平行になった投射画像範囲１５２を示す。図１８中、枠１５１はスクリーン５の表示画面の枠に対応する。
【００６３】
ステップＳ１０１の判定において、投射画像範囲１４２の上下端が平行であると判定した場合は、制御部１は、ステップＳ１０３の処理を行う。
【００６４】
ステップＳ１０３では、制御部１は、図１８に示した投射画像範囲１５２の四隅の画素の座標Ｐ１、Ｑ１、Ｒ１、Ｓ１を求める。そして、制御部１は、座標Ｐ１、Ｒ１を結ぶ直線で示される左辺（投射画像の左端）と座標Ｑ１、Ｓ１を結ぶ直線で示される右辺（投射画像の右端）とが平行であるか否かを判定する。
【００６５】
ステップＳ１０３の判定において、投射画像の左右端が平行でないと判定した場合は、制御部１は、６軸駆動部３の第２の軸調整機構を制御して画像投射位置の調整を行う（ステップＳ１０４）。そして、制御部１は、パターン発生器２にて第２のパターンを生成させ、各光センサ４０の座標を特定し（ステップＳ１０５）、その特定した各光センサ４０の座標から投射画像範囲１５２を計算する。その後、制御部１は、再びステップ１０３の判定処理を行う。ここで、ステップＳ１０５の処理は、ステップＳ１００の処理と同じである。なお、第２の軸調整機構による画像投射位置調整では、投射画像の左右端の角度調整のみが行われ、投射画像の上下端は平行な状態を維持する。
【００６６】
ステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理は、投射画像の左右端が平行になるまで繰り返し行われる。図１９に、左右端が平行になった投射画像範囲１６２を示す。図１９中、枠１６１はスクリーン５の表示画面の枠に対応する。
【００６７】
ステップＳ１０３の判定において、投射画像範囲１４２の左右端が平行であると判定した場合は、制御部１は、ステップＳ１０６の処理を行う。
【００６８】
ステップＳ１０６では、制御部１は、図１９に示した投射画像範囲１６２の上部の２つの隅の画素の座標Ｐ２、Ｑ２を求める。そして、制御部１は、座標Ｐ２、Ｑ２を結ぶ直線で示される上辺（投射画像の上端）と枠１６１の上辺とが平行であるか否かを判定する。この判定処理において、制御部１は、図１９に示した投射画像範囲１６２の下部の２つの隅の画素の座標Ｒ２、Ｓ２を求め、これら座標Ｒ２、Ｓ２を結ぶ直線で示される下辺（投射画像の下端）と枠１６１の下辺とが平行であるか否かを判定してもよい。
【００６９】
ステップＳ１０６の判定において、投射画像の上端とスクリーン５の枠１６１の上辺とが平行でないと判定した場合は、制御部１は、６軸駆動部３の第３の軸調整機構を制御して画像投射位置の調整を行う（ステップＳ１０７）。そして、制御部１は、パターン発生器２にて第２のパターンを生成させ、各光センサ４０の座標を特定し（ステップＳ１０８）、その特定した各光センサ４０の座標から投射画像範囲１６２を計算する。その後、制御部１は、再びステップ１０６の判定処理を行う。ここで、ステップＳ１０８の処理は、ステップＳ１００の処理と同じである。なお、第３の軸調整機構による画像投射位置調整では、枠１６１に対する投射画像の回転角度を調整するだけであり、投射画像の上下端および左右端は平行な状態を維持する。
【００７０】
ステップＳ１０６〜Ｓ１０８の処理は、投射画像の上端とスクリーン５の枠１６１の上辺とが平行になるまで繰り返し行われる。図２０に、上端がスクリーン５の枠の上辺と平行になった投射画像範囲１７２を示す。図２０中、枠１７１はスクリーン５の表示画面の枠に対応する。
【００７１】
ステップＳ１０６の判定において、投射画像の上端とスクリーン５の枠１６１の上辺とが平行であると判定した場合は、制御部１は、ステップＳ１０９の処理を行う。
【００７２】
ステップＳ１０９では、制御部１は、図２０に示した投射画像範囲１７２の四隅の画素の座標Ｐ３、Ｑ３、Ｒ３、Ｓ３を求める。そして、制御部１は、座標Ｐ３、Ｑ３を結ぶ直線で示される上辺（投射画像の上端）と枠１７１の上辺との間隔が、座標Ｒ３、Ｓ３を結ぶ直線で示される下辺（投射画像の下端）と枠１７１の下辺との間隔と一致するか否かを判定する。
【００７３】
ステップＳ１０９の判定において、投射画像の上端と枠１７１の上辺との間隔が、投射画像の下端と枠１７１の下辺との間隔と一致しないと判定した場合は、制御部１は、６軸駆動部３の第４の軸調整機構を制御して画像投射位置の調整を行う（ステップＳ１１０）。そして、制御部１は、パターン発生器２にて第２のパターンを生成させ、各光センサ４０の座標を特定し（ステップＳ１１１）、その特定した各光センサ４０の座標から投射画像範囲１７２を計算する。その後、制御部１は、再びステップ１０６の判定処理を行う。ここで、ステップＳ１１１の処理は、ステップＳ１００の処理と同じである。なお、第４の軸調整機構による画像投射位置調整では、枠１７１に対する投射画像の上下方向のみの調整が行われる。
【００７４】
ステップＳ１０９〜Ｓ１１１の処理は、投射画像の上端と枠１７１の上辺との間隔が、投射画像の下端と枠１７１の下辺との間隔と一致するまで繰り返し行われる。
【００７５】
ステップＳ１０９の判定において、投射画像の上端と枠１７１の上辺との間隔が、投射画像の下端と枠１７１の下辺との間隔と一致すると判定した場合は、制御部１は、ステップＳ１１１２の処理を行う。
【００７６】
ステップＳ１１２では、制御部１は、図２０に示した投射画像範囲１７２の四隅の画素の座標Ｐ３、Ｑ３、Ｒ３、Ｓ３を求める。そして、制御部１は、座標Ｐ３、Ｒ３を結ぶ直線で示される左辺（投射画像の左端）と枠１７１の左辺との間隔が、座標Ｑ３、Ｓ３を結ぶ直線で示される右辺（投射画像の右端）と枠１７１の右辺との間隔と一致するか否かを判定する。
【００７７】
ステップＳ１１２の判定において、投射画像の左端と枠１７１の左辺との間隔が、投射画像の右端と枠１７１の右辺との間隔と一致しないと判定した場合は、制御部１は、６軸駆動部３の第５の軸調整機構を制御して画像投射位置の調整を行う（ステップＳ１１３）。そして、制御部１は、パターン発生器２にて第２のパターンを生成させ、各光センサ４０の座標を特定し（ステップＳ１１４）、その特定した各光センサ４０の座標から投射画像範囲１７２を計算する。その後、制御部１は、再びステップ１１２の判定処理を行う。ここで、ステップＳ１１４の処理は、ステップＳ１００の処理と同じである。なお、第５の軸調整機構による画像投射位置調整では、枠１７１に対する投射画像の左右方向のみの調整が行われる。
【００７８】
ステップＳ１１２〜Ｓ１１４の処理は、投射画像の左端と枠１７１の左辺との間隔が、投射画像の右端と枠１７１の右辺との間隔と一致するまで繰り返し行われる。
【００７９】
ステップＳ１０９〜Ｓ１１４の処理により、投射画像の中心とスクリーン５の枠の中心とが一致する。図２１に、中心がスクリーン５の枠の中心と一致した投射画像範囲１８２を示す。図２１中、枠１８１はスクリーン５の表示画面の枠に対応する。
【００８０】
ステップＳ１１２の判定において、投射画像の左端とスクリーン５の枠の左辺との間隔が、投射画像の右端とスクリーン５の枠の右辺との間隔と一致すると判定した場合は、制御部１は、図２１に示した投射画像範囲１８２の四隅の画素の座標Ｐ４、Ｑ４、Ｒ４、Ｓ４を求める。そして、制御部１は、各光センサ４０の座標に基づいて得られるスクリーン５の表示画面の範囲（枠）の四隅の座標がそれぞれ座標Ｐ４、Ｑ４、Ｒ４、Ｓ４に一致するか否かを判定する（ステップＳ１１５）。
【００８１】
ステップＳ１１５の判定において、スクリーン５の表示画面の枠の四隅の座標がそれぞれ投射画像範囲１８２の四隅の画素の座標Ｐ４、Ｑ４、Ｒ４、Ｓ４と一致しないと判定した場合は、制御部１は、６軸駆動部３の第６の軸調整機構を制御して画像投射位置の調整を行う（ステップＳ１１６）。そして、制御部１は、パターン発生器２にて第２のパターンを生成させ、各光センサ４０の座標を特定し（ステップＳ１１７）、その特定した各光センサ４０の座標から投射画像範囲１８２を計算する。その後、制御部１は、再びステップ１１５の判定処理を行う。ここで、ステップＳ１１７の処理は、ステップＳ１００の処理と同じである。なお、第６の軸調整機構による画像投射位置調整では、投射画像の拡大または縮小のみが行われる。
【００８２】
ステップＳ１１５〜Ｓ１１７の処理は、スクリーン５の表示画面の四隅の座標がそれぞれ投射画像範囲１８２の四隅の画素の座標Ｐ４、Ｑ４、Ｒ４、Ｓ４と一致するまで繰り返し行われる。図２２に、スクリーン５の表示画面の四隅の座標がそれぞれ投射画像範囲の四隅の画素の座標と一致した状態を示す。図２２中、枠１９１はスクリーン５の表示画面の枠に対応する。枠１９１の四隅の座標が各光センサ４０の座標に対応する。枠１９１の四隅の座標が、投射画像範囲１９２の四隅の画素の座標と一致する。
【００８３】
なお、上述した第２の画像投射位置調整処理において、第２のパターンは、画像形成面の全ての画素を所定の順番で順に点灯させるようなパターンであってもよい。
【００８４】
以上説明した本実施形態のリアプロジェクタによれば、投射画像の範囲とスクリーンの表示画面の範囲を一致させるように６軸調整を自動で行うことができるので、手動による調整作業を行う場合に比べて、調整時間を短縮することができる。
【００８５】
また、光センサ部は、表示画面のサイズとプロジェクタの最大解像度とによって規定される大きさ（規定画素サイズ）の窓を通じて表示画面からの光を検出するように構成されているので、投射画像上における光センサ部の位置を、規定画素サイズ以下の精度で計算することができる。よって、手動による調整作業を行う場合に比べて、画像投射位置の調整精度の向上を図ることができる。
【００８６】
なお、窓の大きさが規定画素サイズに比べて小さすぎると、図１４に示したような４つの画素からの光量の割合に基づく光センサの位置の座標の算出が困難になる。この場合は、窓を通じて光を検出することのできる画素の数は１つとなるため、光センサ部の位置は画素の座標で示されることになるため、画像投射位置の調整精度が低下する。一方、窓の大きさが規定画素サイズに比べて大きすぎる場合も、図１４に示したような４つの画素からの光量の割合に基づく光センサの位置の座標の算出が困難になる。この場合は、各画素からの光量が略等しくなるので、光センサの位置を正確に計算することができない。このようなことから、画像投射位置の高精度な調整を実現するには、窓の大きさを、図１４に示したような４つの画素からの光量の割合に基づく光センサの位置の座標の算出が可能な大きさ、より望ましくは規定画素サイズにする必要がある。
【００８７】
また、本実施形態のリアプロジェクタによれば、光センサ部４ａ〜４ｄは、図８に示しように第２および第３の板部材をスクリーンの角部に固定するだけでよいので、作業者に対する負担は少ない。
【００８８】
さらに、４つの画素の光量の割合から光センサの位置を計算する手法によれば、プロジェクタのフォーカスが最適に調整されていない場合でも、光センサの位置を正確に計算することができる。
【００８９】
次に、本発明のリアプロジェクタを適用したマルチスクリーンリアプロジェクタについて説明する。
【００９０】
図２３は、マルチスクリーンリアプロジェクタの一例を示す模式図である。このマルチスクリーンリアプロジェクタは、第１乃至第４のリアプロジェクタを連結して構成したものである。図２３において、スクリーン２１〜２４は、それぞれ第１乃至第４のリアプロジェクタのスクリーンである。
【００９１】
各スクリーン２１〜２４の四隅には、図８および図９に示した構成の光センサ部が取り付けられる。例えば、光センサ部をスクリーン２１の右上隅に取り付ける場合は、遮光板４１を構成する第１乃至第３の板部材のうち、第１の板部材の面がスクリーン２１の表示面に密着し、第２および第３の板部材の各面がスクリーン２１の角部の隣接する側部に密着するように固定される。第３の板部材は、スクリーン２１、２２の側部の間に挟まれた状態で固定される。
【００９２】
図２３に示したマルチスクリーンリアプロジェクタにおいても、各リアプロジェクタにおいて、図８および図９に示した構成の光センサ部を用いて画像投射位置の６軸による自動調整が行われる。この自動調整により、マルチスクリーンリアプロジェクタの設置作業を簡単に行うことができる。
【００９３】
また、光センサ４０は、カバー４２と遮光板４１とで形成される遮蔽空間内に収容されるので、他のスクリーンからの光が光センサ４０に入射することはない。
【００９４】
以上説明した本実施形態のリアプロジェクタは、本発明の一例であり、その構成および動作は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。
【００９５】
例えば、上述した本実施形態のリアプロジェクタの動作においては、軸毎にその制御量を計算しながら調整を行うが、これに限定されるものではない。図１１のステップＳ１００で四隅の光センサの位置（座標）を計算し、この光センサの位置から求まるスクリーン５の表示画面の範囲と投射画像の範囲とが一致するように、各軸に必要な制御量を算出して各軸による調整を行ってもよい。これにより、調整に要する時間をさらに短縮することが可能となる。
【００９６】
また、調整可能な軸は６軸に限定されるものではない。画像投射位置を調整することができるのであれば、調整軸の数はいくつであってもよい。
【００９７】
また、光センサ部の数は、４つに限定されるものではない。投射画像を正確に計算することができるのであれば、５つ以上の光センサ部を取り付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の一実施形態であるリアプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】第１の軸調整機構による位置調整の一例を示す模式図である。
【図２Ｂ】第１の軸調整機構による位置調整の他の例を示す模式図である。
【図３Ａ】第２の軸調整機構による位置調整の一例を示す模式図である。
【図３Ｂ】第２の軸調整機構による位置調整の他の例を示す模式図である。
【図４Ａ】第３の軸調整機構による位置調整の一例を示す模式図である。
【図４Ｂ】第３の軸調整機構による位置調整の他の例を示す模式図である。
【図５Ａ】第４の軸調整機構による位置調整の一例を示す模式図である。
【図５Ｂ】第４の軸調整機構による位置調整の他の例を示す模式図である。
【図６Ａ】第５の軸調整機構による位置調整の一例を示す模式図である。
【図６Ｂ】第５の軸調整機構による位置調整の他の例を示す模式図である。
【図７Ａ】第６の軸調整機構による位置調整の一例を示す模式図である。
【図７Ｂ】第６の軸調整機構による位置調整の他の例を示す模式図である。
【図８】図１に示すリアプロジェクタに用いられる光センサ部の一例を示す分解斜視図である。
【図９】図８に示す光センサの窓の一配置例を示す模式図である。
【図１０】図１に示すリアプロジェクタにて行われる第１の画像投射位置調整処理の一手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１に示すリアプロジェクタにて行われる第２の画像投射位置調整処理の一手順を示すフローチャートである。
【図１２】投射画像の角領域における画素の点灯動作を示す模式図である。
【図１３】投射画像と窓との位置関係を示す模式図である。
【図１４】図１３に示す位置関係をスクリーンの表示画面側から見た場合の模式図である。
【図１５】図１４に示す状態で４つの画素を順に点灯させた場合における窓を通じて光センサで検出される光量を示す図である。
【図１６】仮想画像表示領域上における４つの光センサの座標を示す模式図である。
【図１７】投射画像の範囲とスクリーンの表示画面の枠との位置関係を示す模式図である。
【図１８】上下端が平行になった投射画像の範囲とスクリーンの表示画面の枠との位置関係を示す模式図である。
【図１９】左右端が平行になった投射画像の範囲とスクリーンの表示画面の枠との位置関係を示す模式図である。
【図２０】上端がスクリーンの表示画面の枠の上辺と平行になった投射画像の範囲を示す模式図である。
【図２１】中心がスクリーンの表示画面の枠の中心と一致した投射画像の範囲を示す模式図である。
【図２２】スクリーンの表示画面の四隅の座標がそれぞれ投射画像の範囲の四隅の画素の座標と一致した状態を示す模式図である。
【図２３】本発明の他の実施形態であるマルチスクリーンリアプロジェクタの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９９】
１  制御部
２  パターン発生器
３  ６軸駆動部
４ａ〜４ｄ  光センサ部
５  スクリーン
６  プロジェクタ
【図１】
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【図２Ａ】
0005213018.tif 000003
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
0005213018.tif 000006
【図４Ａ】
0005213018.tif 000007
【図４Ｂ】
0005213018.tif 000008
【図５Ａ】
0005213018.tif 000009
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005213018.tif 000020
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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